KR101168754B1

KR101168754B1 - 광물을 이용한 액체비료 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR101168754B1
Application number: KR1020090129551A
Authority: KR
Inventors: 방명훈
Original assignee: 주식회사 구산구산
Priority date: 2009-12-23
Filing date: 2009-12-23
Publication date: 2012-07-26
Also published as: KR20110072569A

Abstract

본 발명은 액체비료에 관한 것으로 특히 광석을 주 원료로 이용하는 액체비료에 관한 것이다. 본 발명의 액체비료는 분말 형태의 질석(Vermiculite) 55~65 중량%, 견운모(Sericite) 25~35 중량%, 인광석(Phosphorite) 5~15 중량%로 이루어진 혼합원료를 산처리하여 미네랄 용액으로 용출되도록 하고 상기 용액을 침전하여 얻어진 미네랄 원액이다. 이 액체비료는 토양개량에 유익하며, 각종 미네랄을 제공함으로써 식물생장에 매우 적합하게 이용될 수 있는 효과가 있다. 즉, 본 발명의 액체비료를 이용하여 토양개량은 물론, 식물의 성장촉진 및 수확량 증대효과를 얻을 수 있다.

액체, 비료, 광물, 미네랄, 식물

Description

광물을 이용한 액체비료 및 그 제조방법{Liquid fertilizers using minerals and method for manufacturing the same}

본 발명은 액체비료에 관한 것으로 특히 질석, 견운모, 인광석 등의 광석을 주 원료로 이용하는 액체비료에 관한 것이다.

일반적으로 우리나라에서 작물재배시 화학 비료가 흔히 사용되고 있으며, 화학비료의 과다 사용은 일시적으로 지력을 상승시켜 작물에 영양을 공급하는 것처럼 보이지만 지속적으로 사용함에 따라 토양의 산성화와 생리장해, 병충해 발생 등을 심화시키게 되고, 비료, 양분 등의 지나친 투입으로 가스 발생 및 양분의 불균형을 초래하여 연작장해를 일으키고 있으며, 재배된 작물 내에 완전히 분해되지 못한 유해한 농약성분이 잔류하며 나아가 사람이 섭취할 경우 인체 내에 축척되어 국민건강에 위험요소가 되고 있다.

상기의 문제점을 해결하기 위하여 종래에는 톱밥, 어분 또는 가축분등 동식 물 원료를 혼합한 천연유기물을 이용하였으나 천연유기물을 함유한 비료의 제조와 취급이 번거로운 문제점이 있고, 식물의 생장에 필요한 미량원소가 거의 포함되어 있지 않아 완전한 식물성장보조제로 작용하기에는 부족하다. 또한 다량의 유기물이 함유된 비료의 경우 장기간 사용할 경우 작물의 생장에 악영향을 끼칠 수 있다.

또한 충분히 발효되지 않은 톱밥을 이용한 경우에 타닌이나 리그닌 등이 잔류하여 작물에 피해를 줄 수 있으며, 축분이나 어분의 부패과정에서 유기산이 생성되어 작물의 뿌리에 손상을 입힐 수 있다. 그리고 천연 유기물을 함유한 비료는 토양흡착 능력이 낮아 쉽게 유실될 수 있어 시비 효과의 지속이 낮으며, 인근의 수질을 부영양화하기도 한다.

그리하여 최근에는 천연 광물을 가공 처리하여 얻어진 수용액을 비료로 사용하는 액체비료가 많이 제안되어 왔다. 예컨대, 공개특허 제2001-56874호에는 게르마늄과 맥반석 등을 이용한 액체비료, 공개특허 제2004-34787호에는 점토 광물질을 이용한 액체비료, 공개특허 제2005-15195호에는 게르마늄을 이용한 액체비료, 공개특허 제2009-25110호에는 각종 산화물을 이용한 액체비료, 등록특허 제612641호에는 화강암 입자를 포함한 액체비료를 각각 개시하고 있다.

이상의 특허에서 상기와 같은 미네랄 수용액은 여러 가지의 다양한 미네랄 성분을 함유하고 있는 것으로 보아, 식물(작물)의 성장촉진을 위해 유용하게 사용 될 수는 있을 것으로 보인다. 그러나 여기에 이용된 게르마늄이나 점토, 산화물, 화강암 등이 근본적으로 토양 개량에 영향을 주는지 또는 직접적으로 식물 영양에 있어서 어느 정도 효과적인지는 알 수가 없다.

본 발명은 상기한 종래 액체비료와는 다른 광물 및 조성에 의하여, 토양개량 및 식물영양에 있어서 매우 월등하고 효과적인 액체비료를 제공하고자 하는 것이다. 본 발명의 발명자는 질석, 견운모, 인광석을 적절하게 이용함으로써:

토양의 보온, 보수 및 통기성을 좋게 하여 작물의 양호한 생장을 위한 최적의 조건을 만들어 주고;

탈취 및 유기물 흡착 효능을 발휘하게 하며;

비료의 주원료로서 각종 영양분을 제공하는;

우수한 미네랄 액체비료를 생산할 수 있음을 확신하고, 본 발명을 완성하게 된 것이다.

본 발명의 액체비료는:

분말 형태의 질석(Vermiculite) 55~65 중량%, 견운모(Sericite) 25~35 중량%, 인광석(Phosphorite) 5~15 중량%로 이루어진 혼합원료를 산처리하여 미네랄 용액으로 용출되도록 하고 상기 용액을 침전하여 얻어진 미네랄 원액이다.

본 발명의 액체비료 제조방법은:

질석 55~65 중량%, 견운모 25~35 중량%, 인광석 5~15 중량%를 분쇄하고 혼합 하여 혼합분말 원료를 생산하는 제1단계;

상기 제1단계에서 생산된 혼합분말 원료를 황산 수용액에 투입하여, 고온에서 교반하여 산처리하는 제2단계;

상기 제2단계 후 침전과정을 거쳐 비료 원액인 정제된 미네랄 용액을 수득하는 제3단계;

를 포함한다.

바람직하게 상기 액체비료 제조방법은: 상기 제3단계 후 질소(N), 인(P) 또는 칼륨(K)에서 선택된 비료요소, 게르마늄(Ge) 청정재, 목축액 중에서 선택된 재료가 투입 및 혼합되는 제4단계를 더 포함한다.

본 발명에 따른 액체비료는 적정량으로 배합되는 질석, 견운모, 인광석 등의 광물 및 그 배합의 특성에 의하여, 토양의 보온, 보수 및 통기성을 좋게 하여 작물의 양호한 생장을 위한 최적의 조건을 만들어 주고; 탈취 및 유기물 흡착 효능을 발휘하게 하며; 비료로서 각종 미네랄을 제공함으로써 식물생장에 매우 적합하게 이용될 수 있는 효과가 있다. 다시 말하면, 본 발명의 액체비료를 이용하여 식물의 성장촉진 및 수확량 증대효과를 얻을 수 있다.

이상 기재된 또는 기재되지 않은 본 발명의 특징과 효과들은, 이하에서 설명하는 실시예를 통하여 더욱 명백해질 것이다.

본 발명의 액체비료는 분말 형태의 질석(Vermiculite) 55~65 중량%, 견운모(Sericite) 25~35 중량%, 인광석(Phosphorite) 5~15 중량%로 이루어진 혼합원료를 산처리하여 미네랄 용액으로 용출되도록 하고 상기 용액을 침전하여 얻어진 미네랄 원액이다.

상기 기재에서, 본 발명의 액체비료의 원료중 상당량을 질석이 차지하고 있음을 알 수 있으며, 상기 질석은 아래 <표 1>과 같은 화학적 조성을 갖는다.

<표 1> 질석의 화학 조성

(단위: %)

SiO₂	Al₂O₃	Fe₂O₃	MgO	CaO	K₂O
52.76	11.23	7.37	12.04	9.41	2.60

질석은 알루미늄, 마그네슘, 철의 수산화규산염으로된 점토광물로서, 비료요소 외에 Mg, Ca, Si(규산질)도 공급할 수 있다. 또한 독성이 없어 안정적이며, 양이온 교환능력 및 공극성이 우수하여 토양의 보온성, 부수성, 통기성을 좋게 한다. 이러한 성질은 토양과 작물에 유용한 토양 미생물이 서식하기 위한 최적의 조건을 조성한다. 한편 유실 가능한 영양소의 흡착능력이 있으며, 각종 악취제거에도 장점이 있다.

상기 견운모는 점토광물의 일종으로 칼리(K₂O)를 함유하고 있어 칼리점토라고도 하며, 아래 <표 2>와 같은 화학적 조성을 갖는다.

<표 2> 견운모의 화학 조성

(단위: %)

SiO₂	Al₂O₃	Fe₂O₃	MgO	CaO	K₂O	Na₂O
45.83	33.35	1.75	2.85	0.06	8.98	0.11

견운모는 가소성이 큰 점토광물이도 하지만, K₂O를함유하고 있어 가소제와 용제로서의 역할을 겸하고 있는 유용한 광물이다. 이 광물은 또한 탈취효과 및 양이온과 유기물 등의 흡착능력이 우수하여 토지개량 및 비료의 용도로 사용될 수 있는 장점이 있다.

상기 인광석은 인산비료의 원료가 되는 광물로서 잘 알려져 있으며, 아래 <표 3>과 같은 화학적 조성을 갖는다.

<표 2> 인광석의 화학 조성

(단위: %)

P₂O₅	Al₂O₃	Fe₂O₃	MgO	CaO	SiO₂	H₂O
27	2.5	2.5	4	45	9	10

상기한 질석, 견운모, 인광석이 분말형태로서 각각 55~65 중량%, 25~35 중 량%, 5~15 중량%로 혼합되어 혼합원료를 구성한다. 질석, 견운모의 특성이 충분하게 발현되는 한, 인광석의 함량이 상대적으로 작은 것은 문제되지 않으며, 오히려 본 발명의 장점이 될 수 있다.

상기한 재료들은 혼합 원료생산, 산처리, 미네랄 용액수득, 첨가물 혼합 등의 단계를 차례로 거쳐 본 발명의 액체비료로 제조된다. 도 1을 참조하여, 그 액체비료의 제조방법을 아래에서 설명한다.

<제1단계 : 원료생산>

질석 55~65 중량%, 견운모 25~35 중량%, 인광석 5~15 중량%를 분쇄하고 혼합하여 혼합분말 원료를 생산한다(S11). 바람직하게 상기한 각 광석들은 150~200 메쉬로 분쇄된다.

<제2단계 : 산처리>

상기 제1단계에서 생산된 혼합분말 원료를 황산 수용액에 투입한다. 이 수용액은 농황산 10~20 중량%와 물 80~90 중량%를 포함하며, 산처리 탱크 내에서 90~95℃의 온도에서 RPM 200~250으로 하여 20~24시간 교반하면서 산처리한다(S12).

상기 교반 도중에 0.5~1시간 동안은 2000~3000KHz의 초음파 조사를 수행한다(S13). 이러한 산처리 및 초음파 조사는 고액분리 즉, 미네랄 용액의 용출을 빠 르고 효율적으로 하는데 매우 효과적이다.

<제3단계 : 미네랄 용액수득>

상기 제2단계 이후 침전과정을 거친다(S14). 침전에는 통상의 경우와 같이 상온에서 이루어지며, 이 때 바람직하게 흡착 및 탈색 능력이 우수한 활성백토를 침전재로 이용함으로써 침전 및 제산 효율을 높일 수 있다. 이상의 침전이 끝나면 수분 및 슬러리가 제거된, 이른바 비료 원액으로서의 정제된 미네랄 용액을 수득할 수 있다.

<제4단계 : 첨가>

상기 제3단계에서 얻어진 미네랄 용액은 Fe, Mg, Si, Al, Ca, K, Mn, Ti, Zn, P, Co, Cu, S, Na 등 20여종의 미네랄 성분을 포함하고 있어, 토양 개량 및 식물 생장을 위하여 유익하게 사용될 수 있다. 그러나 생장 환경이나 식물 특징에 따라 바람직하게 첨가되어야 할 재료들이 있을 수 있다.

이에, 예컨대:

식물의 줄기와 잎의 성장을 위한 질소(N), 식물 뿌리의 성장, 개화, 결실 촉진을 위한 인(P), 식물 뿌리나 줄기를 강하게 하는 칼륨(K) 등이 선택적으로 또는 혼합 첨가될 수 있으며;

토양의 면역기능을 강화하고 병충해를 예방하는 청정재로서의 분말 게르마늄(Ge);

채소 열매를 튼튼히 하고 특히 탄저병을 예방하는 목축액;

등이 필요에 따라 선택적으로 첨가될 수 있다(S15).

이상의 단계를 거친 본 발명의 액체비료가 포장되고(S16), 완성되어 실제 작물(식물) 생장에 유용하게 투여되는 것이다.

<실시예>

질석(Vermiculite) 55~65 중량%, 견운모(Sericite) 25~35 중량%, 인광석(Phosphorite) 5~15 중량%를 분쇄하여 나노화된 혼합원료를 만들고, 이를 농황산 15 중량%와 물 85 중량%로 된 수용액에 투입하고 90℃에서 24시간 교반 및 산처리하여 미네랄 용액으로 용출되도록 한 후, 이를 완전히 침전시키고 정제하여 미네랄 원액을 얻었었으며, 그 미네랄 원액에 소량의 질소(N)와 인(P) 및 목축액을 첨가하여 액체비료를 완성하였다.

그리고 상기 제조된 액체비료가 고추재배 하우스의 토양에 살포되었으며, 단지 게르마늄을 원료로 제조되는 종래의 액체비료를 사용하는 비교예(1), 통상의 화학비료 및 살충제를 살포하는 비교예(2), 비료를 전혀 사용하지 않은 비교예(3)과 비교하였다.

그 결과 성장속도에 있어서 본 실시예의 경우가 가장 빨랐으며, 수확량과 수 확중량에 있어서도 가장 우수하였다. 그리고 병충해 방지에 있어서도 확실히 효과적인 것으로 확인되었다. 부수적으로는, 종래 비료로부터 발생하는 악취도 상대적으로 거의 발생하지 않았다.

이 결과를 통하여, 본 발명의 액체비료가 토양과 작용하여 양이온 교환능력 및 공극성이 우수하여 토양의 보온성, 부수성, 통기성을 좋게 하며, 이러한 성질은 토양과 작물에 유용한 토양 미생물이 서식하기 위한 최적의 조건을 조성하는 것으로 판단된다. 또한 식물생장 및 과실생산을 위한 영양소 및 유실 가능한 영양소의 흡착능력도 다른 비료에 비하여 충분히 풍부한 것으로 판단된다.

도 1은 본 발명에 따른 액체비료의 제조방법을 설명하기 위한 순서도.

Claims

분말 형태의 질석(Vermiculite) 55~65 중량%, 견운모(Sericite) 25~35 중량%, 인광석(Phosphorite) 5~15 중량%로 이루어진 혼합원료를 산처리하여 미네랄 용액으로 용출되도록 하고 상기 용액을 침전하여 얻어진 미네랄 원액과;

상기 미네랄 원액에 첨가제로서 질소(N), 인(P) 또는 칼륨(K)에서 선택된 비료요소, 분말 게르마늄(Ge), 목축액 중에서 선택된 재료;

를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 액체비료.
삭제
질석 55~65 중량%, 견운모 25~35 중량%, 인광석 5~15 중량%를 분쇄하고 혼합하여 혼합분말 원료를 생산하는 제1단계;

상기 제1단계에서 생산된 혼합분말 원료를 황산 수용액에 투입하여, 고온에서 교반하여 산처리하는 제2단계;

상기 제2단계 후 침전과정을 거쳐 비료 원액인 정제된 미네랄 용액을 수득하는 제3단계;

상기 제3단계 후 질소(N), 인(P) 또는 칼륨(K)에서 선택된 비료요소, 분말 게르마늄(Ge), 목축액 중에서 선택된 재료가 투입 및 혼합되는 제4단계;

를 포함하는 것을 특징으로 하는 액체비료 제조방법.
삭제
제3항에 있어서,

상기한 각 광석들은 150~200 메쉬로 분쇄되는 것을 특징으로 하는 액체비료 제조방법.
제3항에 있어서,

상기 제2단계에서 황산 수용액은 농황산 10~20 중량%와 물 80~90 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 액체비료 제조방법.
제3항에 있어서,

상기 제2단계에서 교반 도중에 0.5~1시간 동안은 초음파 조사를 수행하는 것을 특징으로 하는 액체비료 제조방법.
제3항에 있어서,

상기 3단계에서 활성백토를 침전재로 이용하는 것을 특징으로 하는 액체비료 제조방법.